3.2.2 接地网络的具体设计

1．信号地设计

一般信号接地可分为以下三种类型，具体设计原理如下。

1）单点接地

单点接地系统在实际中很常用。这是因为“星形连接中性点”接地的安全地要求，以承载返回单接入点以及硬件接地点的所有安全地电流和帮助减小接地系统受到的公共阻抗耦合。单点接地可表示为两种方式：串联接地（见图3-1），有时称为公共接地或菊花链；并联接地（见图3-2），称为独立接地系统或星形连接。

2）多点接地

多点接大地或接地系统一般用于高频电路和数字电路，用于将接地阻抗减至最小。多点接大地系统依赖于低阻抗接地平面或机壳部件。每个电路与接地平面之间的接线应非常短，以便将电感减至最小。不过，在较低频率时，应避免采用多点接地，因为传至该接地平面的电流构成一个共用阻抗地。

3）混合接地

该系统综合了单点接地和多点接地的优势。两种混合接地方案如图3-3和图3-4所示。

较佳方案：优先用于高频。混合接地在低频时作为单点接地，高频时作为多点接地。

较差方案：不推荐。混合接地在低频时作为多点接地，高频时作为单点接地。

采用并联连接的系统时需注意：使用电感器构建频率感应接地系统，会增大共模噪声，因此应该只在电路可以耐受增加的噪声水平时才使用。

2．搭接的设计

产品的大部分金属表面由机械机壳组成，该机壳装有电子装置，因此该机壳相当于“硬件地”。对于采用机架或金属框架的产品，必须注意在安装板和构件之间提供良好“搭接”。良好搭接是指在紧固件压力下实现直接的金属-金属接触。这些紧固件必须能够导电（没有油脂或滑脂），例如螺栓、垫圈和螺母。其他紧固件（例如固定螺母、弹簧扣环或自攻螺钉）不推荐使用。

注释：现在很多紧固件是塑料元件，必须识别这些紧固件并放弃使用它们。

接缝处的接触电阻必须保持低值，即小于2.5mΩ。

接触电阻取决于：

（1）压力；

（2）材料；

（3）表面积；

（4）腐蚀。

保证良好搭接同时保持屏蔽效能的最佳方法是使每一接缝的接触电阻尽可能小。上面列出了影响金属间接触面的接触电阻的4个主要影响因素。

考虑成本因素，应为接缝的表面区域选择具有低表面电阻的材料。除了银，比较廉价的锡也具有特别低的表面电阻。使用导电塑料的困难之一是部件表面往往会富含树脂，因此表现为高的表面电阻。

接触电阻是施加到接缝的压力的强函数。图3-5显示了两者的典型关系。屏蔽效能，或者搭接或接缝的“良好性”与转移阻抗（Rc）的对数成反比，因此，在接触电阻占主要部分的频率范围内，是接触电阻的反函数。图3-5（b）说明了保持良好搭接以及屏蔽效能所需的适当压力。曲线的拐点位置取决于材料接触面所用材料的特性。

可靠的屏蔽或搭接设计在曲线的平直部分起作用，此处电阻对压力的敏感度较小。当设计在拐点以下起作用时，设备连续拆卸/装配循环之间的屏蔽效能或搭接电导性的可重复性可能相当小。

关于工程师在屏蔽设备内部做出改变之后通过测量辐射发射进行的一系列试验，不良的屏蔽可重复性会引起非常大的未知变化，使得试验实际上毫无意义。

只要可能，系统不应使其电路基准在单个设备处接地，因为设备之间可能由于通过平台表面框架的高电流而存在高电压。最好保持电路基准与地相隔离，以将该效应减至最小，因此将电缆屏蔽用作信号回路通常并不好。如果必须这样做，那么最佳电缆屏蔽应为三轴、致密或双层屏蔽。

3．舱盖和舱门搭接设计

可拆卸舱盖和舱门的搭接是电气设计完整性的一个重要因素。平台的舱门和舱盖应采用搭接条以保证为电平连续性和雷击电流传导提供良好搭接。

搭接条通常由铜或铝，以及具有极佳电导率的金属制成，设计用于产品内，使所有不同接地回路能够沿搭接条连接。这避免将很多粗电缆接回一个中心搭接点。作为低阻抗路径，搭接条还可用作分布式信号接地平面接地点。

搭接条由柔软的电导率好的铜条、编织物或柔软的粗电缆制成。搭接条尺寸通常对于EMC应用很关键。搭接条的长度必须不超过l：

式中，λ为最高频干扰源的波长，只能以实际产品为基础进行评定。

一旦该长度已知，那么搭接条宽度最小应为l/10~l/5。厚度将依赖于安全接地电流要求。

对于较高频率应用，材料的趋肤深度δ更重要。搭接条的目的是提供低电感接地路径。使用搭接条的产品不会串联使用两个以上搭接条来提供接地路径。不过，对于搭接条的总长度必须认真考虑。搭接条通常使用贯穿搭接条的螺栓、螺母和垫圈连接到其他金属。

搭接条的使用顺序为（随电感增大）：

（1）铜或铝搭接条（如上所述）；

（2）银或镀铜编织物（额定值为100 A或50 A）；

（3）多股铜线（横截面为2.5mm2或更大）；

（4）单股铜线（横截面为2.5mm2或更大）。

注释：扁平编织搭接条特别有用，因为这种搭接条的柔性相当大。不过，在具有高射频功率情况下使用时，搭接条易于遭受线股间电弧影响，若保持一定的柔性，线股间不会产生电弧。现在关注的是电势腐蚀问题，因此，大量焊接编织搭接条也必须进行防腐蚀处理以及采取定期维护方针。

搭接条仅当其电感低于0.025μH时才有用。

SWG为英国标准的线材参数，16 SWG为1.6mm厚度。厚度小于16 SWG的搭接条不足以应用于大多数用途。